Qaysi biri ko'proq yong'inga chidamli? Uglerod tolasi VS. Aramid

Kirish

 

Materiallar muhandisligi sohasiga kelsak, ularning kuchi va ishlash xususiyatlari uchun keng qamrovli tadqiq qilingan ikkita material mavjud; uglerod tolasi va aramid. Ushbu ikki material turli sohalarda keng qo'llaniladi, ular o'zlarining mustahkamligi, chidamliligi va umumiy eskirishga chidamliligi bilan ajralib turadi. So'nggi paytlarda ushbu materiallarning yong'inga chidamliligi va qattiq sinovdan o'tganda qanday ishlashini tushunishga qiziqish katta. Ikkala material ham yong'inga chidamliligi aniqlangan bo'lsa-da, ushbu maqola ikkalasi o'rtasidagi yong'inga chidamlilik xususiyatlari va turli vaziyatlarda uglerod tolasi va aramidning ishlashi bilan bog'liq farqlarni har tomonlama o'rganishga intiladi.

 

Karbon tolasi

 

Uglerod tolasi, shuningdek, grafit tolasi sifatida ham tanilgan, aerokosmik sanoati, sport anjomlari, avtomobilsozlik va tibbiyotda qo'llaniladigan mashhur modda bo'lib, o'zining chidamliligi va mustahkamligi tufayli boshqa sohalarda keng qo'llaniladi (Vang, Gao va Cheng, 2016). . Uglerod tolalari o'simliklarda akrilonitrilni polimerizatsiya qilish orqali hosil bo'ladi, bu erda u elektrospunlanadi va mikrofilamentlarga o'raladi, keyinchalik ular karbonizatsiyaga uchraydi. Bu jarayon filamentlarni 2400 darajagacha bo'lgan haddan tashqari haroratga duchor qilishni o'z ichiga oladi, bu esa kristalli panjara tuzilishida joylashgan sof uglerod atomlarini ishlab chiqarishga olib keladi. Natijada yuqori kuchlanish kuchi, past termal kengayish va kimyoviy korroziyaga yuqori qarshilikka ega bo'lgan materialdir (Vang, Gao va Cheng, 2016).

 

O'zining ajoyib mexanik xususiyatlaridan tashqari, uglerod tolasi yuqori haroratlarga toqat qilish qobiliyati bilan mashhur. U havoda 400 darajagacha barqaror hisoblanadi va vakuumda 1,{2}} darajagacha hech qanday shikastlanish belgilarini ko'rsatmasdan bardosh bera oladi (Abdallah va boshq., 2018). Biroq, to'g'ridan-to'g'ri alangaga duchor bo'lgandan so'ng, uglerod tolalari parchalanadi, bu odatda erish yoki yonib ketishga olib keladi. Buning sababi shundaki, 400 darajadan yuqori haroratlarda uglerod tolalaridagi uglerod atomlari atmosfera kislorodi bilan reaksiyaga kirishib, uglerod oksidi va dioksid hosil qiladi, bu materialning yonishiga olib keladi.

 

Aramid

 

Aramid tolalari yoki aramidlar yuqori quvvat, chidamlilik va tashqi elementlarga qarshilik talab qiladigan turli xil ilovalarda keng qo'llaniladigan yuqori samarali sintetik tolalardir. Aramidning eng keng tarqalgan turi 1971 yilda DuPont tomonidan taqdim etilgan Kevlar nomi bilan mashhur bo'lgan poli-p-fenilen tereftalamiddir. aramid tolalari ikki bosqichli reaktsiya yordamida molekulalarni polimerizatsiya qilish yo'li bilan ishlab chiqariladi, bu birinchi navbatda eritish va keyinchalik tola shakliga aylantirish orqali suyuq kristalli polimerni yaratishni o'z ichiga oladi. Tayyor tolalar yuqori kuchlanish kuchi, uzilishda past cho'zilish va aşınmaya va ta'sirga chidamliligi bilan ajralib turadi (Chjou va boshq., 2018). Elyaflar o'zlarining ajoyib termal barqarorligi bilan mashhur va 300 darajagacha bo'lgan haroratga zarar etkazmasdan bardosh bera oladi.

 

Uglerod tolasidan farqli o'laroq, aramid tolasi ham olovga chidamli bo'lib, bu xususiyat uni yong'inga chidamliligi bo'yicha boshqa materiallardan ustun qo'yadi. Aramid tolalari issiqlik manbai bilan aloqa qilganda, ular endotermik degradatsiya deb ataladigan jarayonni boshdan kechiradilar, bu esa tolalarning yonuvchan gazlarni chiqarmasdan parchalanishiga olib keladi (Chjou va boshq., 2018). Yonuvchan gazlar yo'qligi sababli, aramid tolalari yong'inga duchor bo'lganda, substratga issiqlik uzatish tezligi past bo'ladi, buning natijasida intensivlik kamayadi va shikastlanish kamayadi.

 

Taqqoslash: Olovga chidamlilikda uglerod tolasi va aramid

 

Uglerod tolasi va aramid tolasi ikkalasi ham o'zlarining mustahkamligi, chidamliligi va tashqi elementlarga chidamliligi bilan mashhur bo'lsa-da, ular yong'inga chidamliligi haqida gap ketganda farqlanadi. Uglerod tolasi yong'inga duchor bo'lganda erish yoki yonishga moyil bo'lib, aramid tolasi issiqlik va olovga toqat qiladi, bu esa uni yuqori issiqlik ta'sirini o'z ichiga olgan ilovalar uchun ideal materialga aylantiradi (Jeong, Li, & Kim, 2018). Bundan tashqari, aramid tolasi hatto eng og'ir issiqlik sharoitida ham ajoyib mexanik xususiyatlarni namoyish etadi, bu uni harbiy, sanoat va yong'inga qarshi sanoatda himoya vositalarini ishlab chiqarishda afzal ko'rgan materialga aylantiradi.

 

Materiallarning yong'inga chidamliligini baholashda, tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, aramid tolalari yong'indan himoya qilishni talab qiladigan holatlarda uglerod tolalariga qaraganda yaxshiroq ishlaydi. Li va hamkasblari (2019) tomonidan o'tkazilgan tadqiqotda tadqiqotchilar issiqlik ta'sirining materiallarga ta'sirini aniqlash uchun uglerod va aramid tolalarini bir qator issiqlik darajalariga ta'sir qiladilar. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, aramid tolalari 600 darajagacha bo'lgan haroratga ta'sir qilganda sezilarli o'zgarishlarga duch kelmagan bo'lsa-da, uglerod tolalari sezilarli darajada erishi, yorilishi va kengayishini ko'rsatdi. Xuddi shunday, boshqa bir tadqiqotda Jeong va hamkasblari (2018) uglerod tolasi bo'lgan ikkita materialning yong'inga chidamli xususiyatlarini aramid tolali kompozitlarga nisbatan o'rgandilar. Tadqiqotchilar aramid tolali kompozitsion uglerod tolali kompozitsiyaga nisbatan yuqori olovga chidamliligiga ega ekanligini aniqladilar.

 

Bundan tashqari, aramid tolalari uglerod tolasiga qaraganda dizayn dasturlari nuqtai nazaridan ko'proq innovatsiondir. Aramid tolalari tabiatan olovga chidamli bo'lganligi sababli, material to'qimachilik sanoatida turli xil ilovalar, jumladan yong'inga qarshi vositalar, sanoat shaxsiy himoya vositalari (PPE), tashqi kiyim va chodirlar va boshqalar uchun juda talab qilinadi. Uglerod tolalari tabiiy ravishda olovga chidamli emas va yong'inga chidamliligini talab qiladigan har qanday ilovalar, masalan, dvigatel komponentlari, olovga chidamliligiga erishish uchun matritsalarni qo'shishni talab qiladi.

 

Xulosa

 

Umuman olganda, uglerod tolasi ham, aramid tolasi ham o'zining mustahkamligi, chidamliligi va ajoyib ishlash xususiyatlari bilan mashhur ajoyib materiallardir. Uglerod tolasi o'zining ajoyib mexanik xususiyatlari uchun maqtovga sazovor bo'lsa-da, uning yong'inga chidamli xususiyatlari aramid tolasi taklif qiladigan darajada emas. Aramid tolasi o'zining ajoyib issiqlik barqarorligi, olovga chidamliligi va ajoyib mexanik xususiyatlari bilan mashhur bo'lib, uni qattiq issiqlik muhitida ishlatish uchun ideal qiladi. Shuning uchun, yuqori issiqlik muhitida yuqori ishlashni talab qiladigan ilovalarda aramid tolasi ko'proq afzallik beriladi.

 

Ma'lumotnomalar

 

Abdallah, S., Barakat, M., Abdel-G'affar, M., El-Khashab, F., Salah, NE, & El-Sayed, A. (2018). Kompozit uglerod nanotolalari: ishlab chiqarish va energiya va atrof-muhit sohasida qo'llanilishi. Sanoat va muhandislik kimyosi jurnali, 58, 1-14.

 

Jeong, GY, Li, DH, Koo, JH, Kim, SS, & Kim, JG (2018). Aramid va uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozit plitalarning zarba va yong'inga qarshi xususiyatlari. Kompozit materiallar jurnali, 52(30), 4167-4176.

 

Li, Y., Xu, S., Chjan, Y. va Chjan, J. (2019). Uglerod va aramid tolalarining yuqori haroratli mexanik xususiyatlarini o'rganish. Bugungi materiallar: Ishlar, 9(12), 454-459.

 

Vang, K., Gao, X. va Cheng, H.-M. (2016). Eritmalardan qotib qolgan uglerod nanotubalari bilan mustahkamlangan kompozitlarning mexanik xususiyatlari. Uglerod, 100, 551-562.

 

Chjou, L., Cuan, X., Sun, H. va Lin, X. (2018). Aramid tolalarining LLDPE asosidagi issiqlik qisqaradigan plyonkalarning xususiyatlariga ta'siri. Adhesion Science and Technology jurnali, 32(16), 1700-1709.